JPH08267221A - 自動注湯制御方法 - Google Patents
自動注湯制御方法Info
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- JPH08267221A JPH08267221A JP7069488A JP6948895A JPH08267221A JP H08267221 A JPH08267221 A JP H08267221A JP 7069488 A JP7069488 A JP 7069488A JP 6948895 A JP6948895 A JP 6948895A JP H08267221 A JPH08267221 A JP H08267221A
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- Japan
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- pouring
- tilting
- tapping
- molten metal
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- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 希望の注湯速度及び注湯重量で注湯でき、か
つ比較的遅い注湯速度で注湯可能な自動バッチ注湯制御
方法を提供する。 【構成】 本発明は、注湯中の傾動炉重量を計測する手
段を有する自動注湯装置の傾動炉用駆動装置の速度制御
において、予め求めておいた傾動速度と注湯速度の関係
より、目標注湯速度より傾動速度を計算し、その傾動速
度に、注湯中に計測された重量と目標注湯速度と差に対
応した傾動速度をフィードバック項としてつけ加えると
ともに、注湯時の傾動角度に応じ補正を加える。
つ比較的遅い注湯速度で注湯可能な自動バッチ注湯制御
方法を提供する。 【構成】 本発明は、注湯中の傾動炉重量を計測する手
段を有する自動注湯装置の傾動炉用駆動装置の速度制御
において、予め求めておいた傾動速度と注湯速度の関係
より、目標注湯速度より傾動速度を計算し、その傾動速
度に、注湯中に計測された重量と目標注湯速度と差に対
応した傾動速度をフィードバック項としてつけ加えると
ともに、注湯時の傾動角度に応じ補正を加える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は傾動炉を傾動して鋳型に
溶湯を自動的に注湯する制御方法に関するものである。
溶湯を自動的に注湯する制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炉を傾動して注湯を行う自動注湯方法と
しては、溶湯を含む炉の総重量の計測値より、注湯中の
単位時間当たりの重量変化を計算して、希望の注湯速度
となるように炉の傾動速度を制御する方法がある（例え
ば、特開平４−４６６６５号公報）。
しては、溶湯を含む炉の総重量の計測値より、注湯中の
単位時間当たりの重量変化を計算して、希望の注湯速度
となるように炉の傾動速度を制御する方法がある（例え
ば、特開平４−４６６６５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】大型の鋳物、例えば製
品重量１ｔｏｎ程度の物を鋳造する場合、注湯１回当た
りの重量を１０ｋｇ程度とし、注湯を多数回に分けて行
うことがある（以下、この注湯方法をバッチ注湯と称
す）。
品重量１ｔｏｎ程度の物を鋳造する場合、注湯１回当た
りの重量を１０ｋｇ程度とし、注湯を多数回に分けて行
うことがある（以下、この注湯方法をバッチ注湯と称
す）。
【０００４】前記従来方法では、炉の重量の計測手段と
してはロードセルを用いる事が多い。ロードセルによる
計測分解能は、ノイズの影響を考慮すると、ロードセル
負荷容量の１／２０００程度である。一般に、保温設備
を含めると傾動炉全体では数ｔｏｎとなってしまい、そ
れに適する負荷容量を有するロードセルでは分解能が数
ｋｇとなる。バッチ注湯で注湯重量が１０ｋｇ程度、注
湯時間は１０秒程度の場合、注湯速度は約１ｋｇ／秒程
度となる。ロードセルの分解能が数ｋｇでは、数秒後で
ないと重量変化を検出できず、重量を検出し演算後傾動
速度のフィードバックをするのでは、重量変化周期が制
御時間に対し長すぎ、希望の注湯重量精度が得られなか
ったりする。
してはロードセルを用いる事が多い。ロードセルによる
計測分解能は、ノイズの影響を考慮すると、ロードセル
負荷容量の１／２０００程度である。一般に、保温設備
を含めると傾動炉全体では数ｔｏｎとなってしまい、そ
れに適する負荷容量を有するロードセルでは分解能が数
ｋｇとなる。バッチ注湯で注湯重量が１０ｋｇ程度、注
湯時間は１０秒程度の場合、注湯速度は約１ｋｇ／秒程
度となる。ロードセルの分解能が数ｋｇでは、数秒後で
ないと重量変化を検出できず、重量を検出し演算後傾動
速度のフィードバックをするのでは、重量変化周期が制
御時間に対し長すぎ、希望の注湯重量精度が得られなか
ったりする。
【０００５】本発明は、上記問題を解決して、傾動炉全
体の重量が数ｔｏｎで、注湯速度が１ｋｇ／秒程度と比
較的遅い注湯速度でも、また希望の注湯重量が十数ｋｇ
と少ない場合でも、所定の注湯速度が制御でき、希望の
注湯重量が得られる自動注湯制御方法を提供することを
目的とする。
体の重量が数ｔｏｎで、注湯速度が１ｋｇ／秒程度と比
較的遅い注湯速度でも、また希望の注湯重量が十数ｋｇ
と少ない場合でも、所定の注湯速度が制御でき、希望の
注湯重量が得られる自動注湯制御方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、出湯重量と傾
動角度を計測する手段を有し、サーボ制御可能な傾動駆
動手段を有する傾動式自動注湯装置の自動注湯制御方法
において、出湯前は設定した傾動速度制御をし、出湯後
は別途設定した傾動速度を、設定した目標注湯速度と出
湯重量から計算した実注湯速度との差で補正した新しい
傾動速度として制御し、溶湯を目標速度となるように注
湯することを特徴としている。
動角度を計測する手段を有し、サーボ制御可能な傾動駆
動手段を有する傾動式自動注湯装置の自動注湯制御方法
において、出湯前は設定した傾動速度制御をし、出湯後
は別途設定した傾動速度を、設定した目標注湯速度と出
湯重量から計算した実注湯速度との差で補正した新しい
傾動速度として制御し、溶湯を目標速度となるように注
湯することを特徴としている。
【０００７】また、出湯重量と傾動角度を計測する手段
を有し、サーボ制御可能な傾動駆動手段を有する傾動式
自動注湯装置の自動注湯制御方法において、出湯前は設
定した傾動速度制御をし、出湯後は別途設定した傾動速
度を、設定した目標注湯速度と出湯重量から計算した実
注湯速度との差で補正した新しい傾動速度として制御
し、目標注湯重量と出湯重量から算出される反転開始重
量になった後、傾動を反転制御し、溶湯を目標速度で、
かつ目標重量になるように注湯することも特徴としてい
る。
を有し、サーボ制御可能な傾動駆動手段を有する傾動式
自動注湯装置の自動注湯制御方法において、出湯前は設
定した傾動速度制御をし、出湯後は別途設定した傾動速
度を、設定した目標注湯速度と出湯重量から計算した実
注湯速度との差で補正した新しい傾動速度として制御
し、目標注湯重量と出湯重量から算出される反転開始重
量になった後、傾動を反転制御し、溶湯を目標速度で、
かつ目標重量になるように注湯することも特徴としてい
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明をバッチ注湯に適用した実施例
を説明する。図１は本発明を実施するための自動注湯装
置の概略図を示す。傾動炉１は容量３００ｋｇで、注湯
口近傍に回転軸を一体又は固着して形成し、支柱２で回
転自在に、また後部をシリンダ３により支持され、シリ
ンダ３の伸縮により傾動させる。傾動炉１の支柱２で支
持された回転軸端にエンコーダ４を取り付ける。前記支
柱２及びシリンダ３は上架台５に取り付けられ、下架台
６にロードセル７によって支持される。ロードセル７は
上架台５、支柱２、傾動炉１、溶湯等を含めた全重量約
４ｔｏｎを計測するため、負荷容量２ｔｏｎのものを４
個用いた。
を説明する。図１は本発明を実施するための自動注湯装
置の概略図を示す。傾動炉１は容量３００ｋｇで、注湯
口近傍に回転軸を一体又は固着して形成し、支柱２で回
転自在に、また後部をシリンダ３により支持され、シリ
ンダ３の伸縮により傾動させる。傾動炉１の支柱２で支
持された回転軸端にエンコーダ４を取り付ける。前記支
柱２及びシリンダ３は上架台５に取り付けられ、下架台
６にロードセル７によって支持される。ロードセル７は
上架台５、支柱２、傾動炉１、溶湯等を含めた全重量約
４ｔｏｎを計測するため、負荷容量２ｔｏｎのものを４
個用いた。
【０００９】シリンダー３は、ＣＰＵ１０からの信号に
よりサーボ弁１１が動作して伸縮する。ロードセル７か
らの信号はＣＰＵ１０内で重量に換算される。カウンタ
１２はエンコーダ４からのパルス信号をカウントして、
その結果をＣＰＵ１０に転送する。カウント値はＣＰＵ
１０内で傾動角度に変換される。ＣＰＵ１０は記憶装置
１６とつながっている。受光素子１７を傾動炉１の注湯
口前方又は側方にセットする。溶湯は、樋８を通り、鋳
型９に流れ込む。受光素子１７で捉えた溶湯流線画像
は、画像処理装置１８内の画像記憶部に格納されて、画
像処理された後、処理結果はＣＰＵ１０に送られる。
尚、本実施例では受光素子としてＣＣＤエリアイメージ
センサーを用いている。
よりサーボ弁１１が動作して伸縮する。ロードセル７か
らの信号はＣＰＵ１０内で重量に換算される。カウンタ
１２はエンコーダ４からのパルス信号をカウントして、
その結果をＣＰＵ１０に転送する。カウント値はＣＰＵ
１０内で傾動角度に変換される。ＣＰＵ１０は記憶装置
１６とつながっている。受光素子１７を傾動炉１の注湯
口前方又は側方にセットする。溶湯は、樋８を通り、鋳
型９に流れ込む。受光素子１７で捉えた溶湯流線画像
は、画像処理装置１８内の画像記憶部に格納されて、画
像処理された後、処理結果はＣＰＵ１０に送られる。
尚、本実施例では受光素子としてＣＣＤエリアイメージ
センサーを用いている。
【００１０】本発明制御装置の実施例のハード構成を図
２に示す。操作盤１９からの操作者の入力データに従
い、エンコーダ４、ロードセル７及び画像処理処置１８
からのデータをもとにＣＰＵ１０は注湯を制御するため
の傾動炉１の傾動速度の演算を行い、サーボ弁１１に出
力し、注湯を実施する。操作盤１９で注湯するために設
定する値は、目標注湯重量、目標注湯速度がある。予め
実験により求めた傾動炉１の注湯特性と、操作盤１９に
より設定された目標注湯重量、目標注湯速度をもとに制
御をする。本実施例では目標注湯重量を１０〜１５ｋ
ｇ、目標注湯速度は０．８ｋｇ／ｓ〜１．２ｋｇ／ｓ程
度で行った。
２に示す。操作盤１９からの操作者の入力データに従
い、エンコーダ４、ロードセル７及び画像処理処置１８
からのデータをもとにＣＰＵ１０は注湯を制御するため
の傾動炉１の傾動速度の演算を行い、サーボ弁１１に出
力し、注湯を実施する。操作盤１９で注湯するために設
定する値は、目標注湯重量、目標注湯速度がある。予め
実験により求めた傾動炉１の注湯特性と、操作盤１９に
より設定された目標注湯重量、目標注湯速度をもとに制
御をする。本実施例では目標注湯重量を１０〜１５ｋ
ｇ、目標注湯速度は０．８ｋｇ／ｓ〜１．２ｋｇ／ｓ程
度で行った。
【００１１】図３を用いて、注湯速度制御方法の概略を
述べる。外部からの注湯開始の信号を操作盤１９が受信
するとともに、目標注湯重量、目標注湯速度、傾動炉１
内の残湯量（または現在の傾動位置）から、傾動してか
ら出湯するまでの傾動速度を算出し、エンコーダ４によ
るフィードバックにより、図３の２１の位置より傾動を
開始する。図３の２２の位置で受光素子１７により出湯
を検出するとともに傾動炉１の傾動速度を落としてい
く。傾動速度を落とした後、２０の位置よりエンコーダ
４とロードセル７のデータ両方を用い、傾動速度のフィ
ードバック運転を行う。目標注湯重量より計算された反
転重量になると反転を開始し（図３の２３の位置）注湯
を終了する。以下出湯前、注湯中、反転の３つの部分に
分けて制御方法の詳細について説明する。
述べる。外部からの注湯開始の信号を操作盤１９が受信
するとともに、目標注湯重量、目標注湯速度、傾動炉１
内の残湯量（または現在の傾動位置）から、傾動してか
ら出湯するまでの傾動速度を算出し、エンコーダ４によ
るフィードバックにより、図３の２１の位置より傾動を
開始する。図３の２２の位置で受光素子１７により出湯
を検出するとともに傾動炉１の傾動速度を落としてい
く。傾動速度を落とした後、２０の位置よりエンコーダ
４とロードセル７のデータ両方を用い、傾動速度のフィ
ードバック運転を行う。目標注湯重量より計算された反
転重量になると反転を開始し（図３の２３の位置）注湯
を終了する。以下出湯前、注湯中、反転の３つの部分に
分けて制御方法の詳細について説明する。
【００１２】まず、出湯前の傾動速度算出方法について
説明する。出湯速度に相当する傾動速度で炉を傾動した
場合、出湯直後の溶湯量は少なく数秒程度かかって所定
出湯速度になる。従って、出湯前の傾動速度は出湯直後
からできるだけ目標注湯速度に近い注湯速度が得られる
ように適切に設定、制御する必要がある。このため、ま
ず基本算出式を求めるため、種々の傾動角度のものも含
めた傾動速度と、出湯検出後約２秒後の過渡的な注湯速
度の関係を計測した。その測定例を図４に示す。図４よ
り、予め設定した目標注湯速度を用いた出湯前の傾動速
度の算出式を、本発明実施例では下記式１とした。 ｍｊ＝ｃ１×ｉｎｍｖ＋ｃ０・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで、ｉｎｍｖは出湯する前の傾動炉１の傾動速度で
単位は°／ｓ、ｍｊは目標注湯速度でｋｇ／ｓ、ｃ０〜
ｃ１は係数である。係数の設定に当たっては、上記式１
中のｍｊ値は出湯検出後約２秒後の過渡的な注湯速度を
用いており、これより算出した傾動速度ｉｎｍｖで傾動
した場合、実際に定常状態で到達する注湯速度は設定し
た目標注湯速度ｍｊより大きくなることになる。本発明
実施例の場合、下記値とした。 ｃ０＝−２．０７１０５６、ｃ１＝３．９３３３３
説明する。出湯速度に相当する傾動速度で炉を傾動した
場合、出湯直後の溶湯量は少なく数秒程度かかって所定
出湯速度になる。従って、出湯前の傾動速度は出湯直後
からできるだけ目標注湯速度に近い注湯速度が得られる
ように適切に設定、制御する必要がある。このため、ま
ず基本算出式を求めるため、種々の傾動角度のものも含
めた傾動速度と、出湯検出後約２秒後の過渡的な注湯速
度の関係を計測した。その測定例を図４に示す。図４よ
り、予め設定した目標注湯速度を用いた出湯前の傾動速
度の算出式を、本発明実施例では下記式１とした。 ｍｊ＝ｃ１×ｉｎｍｖ＋ｃ０・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで、ｉｎｍｖは出湯する前の傾動炉１の傾動速度で
単位は°／ｓ、ｍｊは目標注湯速度でｋｇ／ｓ、ｃ０〜
ｃ１は係数である。係数の設定に当たっては、上記式１
中のｍｊ値は出湯検出後約２秒後の過渡的な注湯速度を
用いており、これより算出した傾動速度ｉｎｍｖで傾動
した場合、実際に定常状態で到達する注湯速度は設定し
た目標注湯速度ｍｊより大きくなることになる。本発明
実施例の場合、下記値とした。 ｃ０＝−２．０７１０５６、ｃ１＝３．９３３３３
【００１３】本実施例では、傾動炉１の炉内形状が円筒
形であり、一定傾動速度で傾動させても、傾動開始時の
角度で注湯速度が異なる。傾動速度２．２°／ｓでの各
傾動角度における注湯速度の測定例を図５に示す。横軸
が傾動炉１の傾動角度、縦軸が注湯速度を表している。
注湯重量１０ｋｇ程度注湯する場合、傾動角が４５゜付
近と８０゜付近とで注湯した場合、同じ傾動速度でも注
湯速度が異り、一定の注湯速度とするには、傾動角度に
より傾動速度を補正する必要があることがわかる。
形であり、一定傾動速度で傾動させても、傾動開始時の
角度で注湯速度が異なる。傾動速度２．２°／ｓでの各
傾動角度における注湯速度の測定例を図５に示す。横軸
が傾動炉１の傾動角度、縦軸が注湯速度を表している。
注湯重量１０ｋｇ程度注湯する場合、傾動角が４５゜付
近と８０゜付近とで注湯した場合、同じ傾動速度でも注
湯速度が異り、一定の注湯速度とするには、傾動角度に
より傾動速度を補正する必要があることがわかる。
【００１４】出湯時の傾動位置による注湯特性を補正す
るため、式１で計算された出湯前の傾動速度ｉｎｍｖの
補正を下記式２とした。 ｉｎｍｖ２＝（ｄ１×ｍｉ＋ｄ０）×ｉｎｍｖ・・・・・・・・・（２） ここで、ｉｎｍｖ２は補正された出湯する前の傾動炉１
の傾動速度で、単位は°／ｓ、ｍｉは傾動炉１内の残湯
量で単位はｋｇ（傾動炉１の傾動角度でも良い）、ｄ１
〜ｄ０は係数である。本発明の実施例では、 ｄ１＝０．００１７４６７、ｄ０＝０．３１３５４ とした。最終的に出湯前の傾動速度は、式２より計算し
た傾動速度ｉｎｍｖ２とした。
るため、式１で計算された出湯前の傾動速度ｉｎｍｖの
補正を下記式２とした。 ｉｎｍｖ２＝（ｄ１×ｍｉ＋ｄ０）×ｉｎｍｖ・・・・・・・・・（２） ここで、ｉｎｍｖ２は補正された出湯する前の傾動炉１
の傾動速度で、単位は°／ｓ、ｍｉは傾動炉１内の残湯
量で単位はｋｇ（傾動炉１の傾動角度でも良い）、ｄ１
〜ｄ０は係数である。本発明の実施例では、 ｄ１＝０．００１７４６７、ｄ０＝０．３１３５４ とした。最終的に出湯前の傾動速度は、式２より計算し
た傾動速度ｉｎｍｖ２とした。
【００１５】出湯前の式１及び式２より計算された出湯
前の傾動速度ｉｎｍｖ２を実現するために、エンコーダ
４によるフィードバック制御を以下の方法により実現し
た。予め実験によりサーボ弁１１に出力する電圧と、傾
動速度の特性を下記式３により近似した。 ｒｖ＝ｈ１×ｅｖ＋ｈ０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） ここでｅｖはサーボ弁１１に出力した電圧で単位はＶ、
ｒｖは傾動炉１の傾動速度であり単位は゜／ｓ、ｈ１、
ｈ０は係数である。本発明の実施例の場合 ｈ１＝−９．４０８５１２、 ｈ０＝−０．０１８９
９ とした。
前の傾動速度ｉｎｍｖ２を実現するために、エンコーダ
４によるフィードバック制御を以下の方法により実現し
た。予め実験によりサーボ弁１１に出力する電圧と、傾
動速度の特性を下記式３により近似した。 ｒｖ＝ｈ１×ｅｖ＋ｈ０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） ここでｅｖはサーボ弁１１に出力した電圧で単位はＶ、
ｒｖは傾動炉１の傾動速度であり単位は゜／ｓ、ｈ１、
ｈ０は係数である。本発明の実施例の場合 ｈ１＝−９．４０８５１２、 ｈ０＝−０．０１８９
９ とした。
【００１６】予め行った実験結果式３をもとに、エンコ
ーダ４のデータよりフィードバックする制御式は下記式
４から式６とした。 ｅ［ｉ］＝ａｉｍ［ｉ］−ｍｅｓ［ｉ］・・・・・・・・・・・・（４） ｓｕｍｅ［ｉ］＝ｅ［１］＋ｅ［２］＋・・＋ｅ［ｉ］・・・・・（５） ｏｔｖ［ｉ］＝ ＫＰ×（ｅ［ｉ］＋ＫＩ×ｓｕｍｅ［ｉ］）＋ｅｍ・・・・（６） ｉは時刻を表し単位はエンコーダ４のサンプリングタイ
ムである。ａｉｍ［ｉ］は時刻ｉでのエンコーダ４の目
標値、ｍｅｓ［ｉ］は時刻ｉでのエンコーダ４の計測
値、ｅ［ｉ］は時刻ｉでの目標値との差、ｓｕｍｅ
［ｉ］は時刻１から時刻ｉまでの差の積算、ｅｍは前記
で算出した目標傾動速度ｉｎｍｖ２より式３を用いて逆
算された電圧、ｏｔｖ［ｉ］は時刻ｉでの出力電圧、Ｋ
Ｐ、ＫＩは制御パラメータでＫＰは比例項、ＫＩは積分
項である。本発明の実施例では、 ＫＰ＝２．０ 、ＫＩ＝０．２ であり、エンコーダサンプリング時間は０．２ｓとし
た。
ーダ４のデータよりフィードバックする制御式は下記式
４から式６とした。 ｅ［ｉ］＝ａｉｍ［ｉ］−ｍｅｓ［ｉ］・・・・・・・・・・・・（４） ｓｕｍｅ［ｉ］＝ｅ［１］＋ｅ［２］＋・・＋ｅ［ｉ］・・・・・（５） ｏｔｖ［ｉ］＝ ＫＰ×（ｅ［ｉ］＋ＫＩ×ｓｕｍｅ［ｉ］）＋ｅｍ・・・・（６） ｉは時刻を表し単位はエンコーダ４のサンプリングタイ
ムである。ａｉｍ［ｉ］は時刻ｉでのエンコーダ４の目
標値、ｍｅｓ［ｉ］は時刻ｉでのエンコーダ４の計測
値、ｅ［ｉ］は時刻ｉでの目標値との差、ｓｕｍｅ
［ｉ］は時刻１から時刻ｉまでの差の積算、ｅｍは前記
で算出した目標傾動速度ｉｎｍｖ２より式３を用いて逆
算された電圧、ｏｔｖ［ｉ］は時刻ｉでの出力電圧、Ｋ
Ｐ、ＫＩは制御パラメータでＫＰは比例項、ＫＩは積分
項である。本発明の実施例では、 ＫＰ＝２．０ 、ＫＩ＝０．２ であり、エンコーダサンプリング時間は０．２ｓとし
た。
【００１７】次に、出湯開始後の傾動速度制御について
説明する。図３の２１から傾動速度ｉｎｍｖ２で傾動を
続けていくことにより傾動炉１は出湯を開始する。出湯
は、傾動炉１の出湯口の溶湯の有無を受光素子１７によ
り観察し、画像処理装置１８により信号処理して出湯を
判定し、ＣＰＵ１０に出湯検出信号を送信する。図３の
２２において、出湯検出と同時に、出湯開始前の傾動速
度ｉｎｍｖ２を、後ほど述べる出湯中の傾動速度ｍｍｖ
へ数秒かけて直線的に低速化を行う。図３の２０で低速
化を終わった後は新たな傾動速度ｍｍｖにて注湯をす
る。
説明する。図３の２１から傾動速度ｉｎｍｖ２で傾動を
続けていくことにより傾動炉１は出湯を開始する。出湯
は、傾動炉１の出湯口の溶湯の有無を受光素子１７によ
り観察し、画像処理装置１８により信号処理して出湯を
判定し、ＣＰＵ１０に出湯検出信号を送信する。図３の
２２において、出湯検出と同時に、出湯開始前の傾動速
度ｉｎｍｖ２を、後ほど述べる出湯中の傾動速度ｍｍｖ
へ数秒かけて直線的に低速化を行う。図３の２０で低速
化を終わった後は新たな傾動速度ｍｍｖにて注湯をす
る。
【００１８】以下、注湯中の傾動炉１の傾動速度ｍｍｖ
の制御方法について述べる。予め傾動炉１の注湯特性の
計測を行う。その結果例を図６に示す。横軸が傾動速
度、縦軸が注湯速度を示している。この時の注湯速度は
定常状態の時のものである。これらの測定点での傾動角
度は種々の位置でのデータが混ざっている。それら混ざ
っている測定点より傾動速度と注湯速度の全体的な平均
の関係を２次式にて近似した。その近似式を下記式７に
示す。 ｍｊ＝ａ２×ｍｖ×ｍｖ＋ａ１×ｍｖ＋ａ０・・・・・・・・・・（７） ここでｍｊは目標注湯速度で、単位はｋｇ／ｓ、ｍｖは
傾動速度で単位は°／ｓでありａ２〜ａ０は係数であ
り、本発明実施例の場合 ａ２＝５．７３０３９、ａ１＝１．８７０２１、ａ０＝
０．４９０４１ とした。
の制御方法について述べる。予め傾動炉１の注湯特性の
計測を行う。その結果例を図６に示す。横軸が傾動速
度、縦軸が注湯速度を示している。この時の注湯速度は
定常状態の時のものである。これらの測定点での傾動角
度は種々の位置でのデータが混ざっている。それら混ざ
っている測定点より傾動速度と注湯速度の全体的な平均
の関係を２次式にて近似した。その近似式を下記式７に
示す。 ｍｊ＝ａ２×ｍｖ×ｍｖ＋ａ１×ｍｖ＋ａ０・・・・・・・・・・（７） ここでｍｊは目標注湯速度で、単位はｋｇ／ｓ、ｍｖは
傾動速度で単位は°／ｓでありａ２〜ａ０は係数であ
り、本発明実施例の場合 ａ２＝５．７３０３９、ａ１＝１．８７０２１、ａ０＝
０．４９０４１ とした。
【００１９】出湯前の傾動速度と同様に、傾動炉１の傾
動角度により、同じ傾動速度でも、注湯中は注湯速度は
異なる。図５の実験結果と図６の実験結果をもとに、傾
動炉の傾動角度をパラメータとして、予想される傾動速
度と注湯速度の関係を図７に示す。図７をもとに、任意
の傾動角度でも同じ注湯速度とするため、出湯時の傾動
角度に対応する傾動炉１内の残湯重量（エンコーダによ
り計測した傾動角でも良い）にて、式７を補正する。そ
の補正式を下記式８に示す。 ｍｊ＝（ａ２×ｍｖ×ｍｖ＋ａ１×ｍｖ＋ａ０）× （ｂ２×ｍｉ×ｍｉ＋ｂ１×ｍｉ＋ｂ０）＋０．４５・・・（８） ここでｍｉは傾動炉１内の残湯量で単位はｋｇであり、
ｂ０〜ｂ２は係数であり、本発明実施例の場合 ｂ０＝ ２．９４４７、ｂ１＝−０．００１４８５３、
ｂ２＝−０．００００１０１９ とした。
動角度により、同じ傾動速度でも、注湯中は注湯速度は
異なる。図５の実験結果と図６の実験結果をもとに、傾
動炉の傾動角度をパラメータとして、予想される傾動速
度と注湯速度の関係を図７に示す。図７をもとに、任意
の傾動角度でも同じ注湯速度とするため、出湯時の傾動
角度に対応する傾動炉１内の残湯重量（エンコーダによ
り計測した傾動角でも良い）にて、式７を補正する。そ
の補正式を下記式８に示す。 ｍｊ＝（ａ２×ｍｖ×ｍｖ＋ａ１×ｍｖ＋ａ０）× （ｂ２×ｍｉ×ｍｉ＋ｂ１×ｍｉ＋ｂ０）＋０．４５・・・（８） ここでｍｉは傾動炉１内の残湯量で単位はｋｇであり、
ｂ０〜ｂ２は係数であり、本発明実施例の場合 ｂ０＝ ２．９４４７、ｂ１＝−０．００１４８５３、
ｂ２＝−０．００００１０１９ とした。
【００２０】式８で計算されたｍｖを使い、ロードセル
７のデータより計算された注湯速度を基に、エンコーダ
データを補正してフィードバックする傾動速度の制御方
法について述べる。本実施例ではロードセル計測能力８
０００ｋｇに対し、注湯重量は１０〜１５ｋｇ、注湯速
度は０．８ｋｇ／ｓ〜１．２ｋｇ／ｓ程度であることよ
り、分解能から２秒程度以上ごとのロードセル７の計測
値でないと、確実な注湯速度が得られない。注湯速度を
計測する毎に、目標注湯速度との比較により、傾動速度
をＣＰＵ１０にて計算する。傾動速度計算式を下記式９
に示す。 ｍｍｖ＝（ｍｊ−ｒｍｊ）×Ｋ１＋ｍｖ・・・・・・・・・・・・（９） ここで、ｍｊは目標注湯速度で単位はｋｇ／ｓ、ｒｍｊ
はロードセル７により計測された実際の注湯速度、ｍｖ
は前に述べた式８より逆算された値で、目標注湯速度よ
り算出された傾動速度、ｍｍｖは新しく計算した傾動速
度、Ｋ１はフィードバック定数である。本発明の実施例
は１．０とした。
７のデータより計算された注湯速度を基に、エンコーダ
データを補正してフィードバックする傾動速度の制御方
法について述べる。本実施例ではロードセル計測能力８
０００ｋｇに対し、注湯重量は１０〜１５ｋｇ、注湯速
度は０．８ｋｇ／ｓ〜１．２ｋｇ／ｓ程度であることよ
り、分解能から２秒程度以上ごとのロードセル７の計測
値でないと、確実な注湯速度が得られない。注湯速度を
計測する毎に、目標注湯速度との比較により、傾動速度
をＣＰＵ１０にて計算する。傾動速度計算式を下記式９
に示す。 ｍｍｖ＝（ｍｊ−ｒｍｊ）×Ｋ１＋ｍｖ・・・・・・・・・・・・（９） ここで、ｍｊは目標注湯速度で単位はｋｇ／ｓ、ｒｍｊ
はロードセル７により計測された実際の注湯速度、ｍｖ
は前に述べた式８より逆算された値で、目標注湯速度よ
り算出された傾動速度、ｍｍｖは新しく計算した傾動速
度、Ｋ１はフィードバック定数である。本発明の実施例
は１．０とした。
【００２１】式９はロードセル７の計測サンプリング時
間ごとに計算される。ロードセルのサンプリング時間の
間に、目標傾動速度を実現するために、ロードセル計測
値のサンプリング時間より短いサンプリング時間で、エ
ンコーダ４のデータにてフィードバック制御を行う。Ｃ
ＰＵ１０でつぎのロードセル計測時刻までの目標のエン
コーダ値を計算しておく。計算された目標エンコーダ値
より、出湯前の傾動速度制御方法と同様に式４から式６
により傾動速度から出力電圧を計算し、サーボ弁１１に
電圧を出力し傾動炉１の傾動を制御する。
間ごとに計算される。ロードセルのサンプリング時間の
間に、目標傾動速度を実現するために、ロードセル計測
値のサンプリング時間より短いサンプリング時間で、エ
ンコーダ４のデータにてフィードバック制御を行う。Ｃ
ＰＵ１０でつぎのロードセル計測時刻までの目標のエン
コーダ値を計算しておく。計算された目標エンコーダ値
より、出湯前の傾動速度制御方法と同様に式４から式６
により傾動速度から出力電圧を計算し、サーボ弁１１に
電圧を出力し傾動炉１の傾動を制御する。
【００２２】以上述べた方法により注湯した時の実験結
果を図８に示す。傾動角度に対してほぼ一定の注湯速度
を得ることができた。
果を図８に示す。傾動角度に対してほぼ一定の注湯速度
を得ることができた。
【００２３】次に、反転重量の計算法について述べる。
目標注湯重量を注湯するためには、注湯重量がある値に
なった時、傾動炉を反転させ、その間に流出する重量を
含めて最終的な目標注湯重量とする必要がある。そのた
め、傾動炉の反転中に流出する溶湯重量を知る必要があ
る。一方、注湯速度は鋳造条件により異なった値が設定
される。注湯速度が異なると、同一速度で反転させると
その間に流出する重量は異なる。本実施例における傾動
炉１の注湯速度と、傾動炉反転中に流出する溶湯重量の
特性を図９に示す。横軸が注湯速度で縦軸が流出する溶
湯重量である。図９より、注湯中の注湯速度より、傾動
炉１を反転させている間に流出する溶湯重量を数式化し
た。本実験実施例では、下記式１０とした。 ｏｖｊ＝ｅ１×ｍｊ＋ｅ０・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０） ここでｏｖｊは反転中に流出する溶湯重量であり、ｅ０
〜ｅ１は係数である。本発明の実施例では、 ｅ１＝３．６２８６、ｅ０＝−０．３４５３４ とした。
目標注湯重量を注湯するためには、注湯重量がある値に
なった時、傾動炉を反転させ、その間に流出する重量を
含めて最終的な目標注湯重量とする必要がある。そのた
め、傾動炉の反転中に流出する溶湯重量を知る必要があ
る。一方、注湯速度は鋳造条件により異なった値が設定
される。注湯速度が異なると、同一速度で反転させると
その間に流出する重量は異なる。本実施例における傾動
炉１の注湯速度と、傾動炉反転中に流出する溶湯重量の
特性を図９に示す。横軸が注湯速度で縦軸が流出する溶
湯重量である。図９より、注湯中の注湯速度より、傾動
炉１を反転させている間に流出する溶湯重量を数式化し
た。本実験実施例では、下記式１０とした。 ｏｖｊ＝ｅ１×ｍｊ＋ｅ０・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０） ここでｏｖｊは反転中に流出する溶湯重量であり、ｅ０
〜ｅ１は係数である。本発明の実施例では、 ｅ１＝３．６２８６、ｅ０＝−０．３４５３４ とした。
【００２４】エンコーダ４とロードセル７によるフィー
ドバック制御に入る図３の２０からは、目標注湯重量か
ら式１０により計算される流出溶湯重量を引いた反転開
始重量を計算し、ロードセル７よりの注湯重量計測値が
該反転開始重量になれば、傾動炉１の反転を開始し（図
３、２３）、所定角度反転した後（図３、２４）停止
し、バッチ注湯の１サイクルを終了する。その後、次の
バッチ注湯指令が入力されれば、前記停止点より傾動を
開始する（図３、３０）。以降の動作は前述したものと
同一である。なお、前記反転重量算出に関しては、反転
重量を一定になるようにし、そのための反転傾動速度を
制御する方法を採ってもよいことは言うまでもない。
ドバック制御に入る図３の２０からは、目標注湯重量か
ら式１０により計算される流出溶湯重量を引いた反転開
始重量を計算し、ロードセル７よりの注湯重量計測値が
該反転開始重量になれば、傾動炉１の反転を開始し（図
３、２３）、所定角度反転した後（図３、２４）停止
し、バッチ注湯の１サイクルを終了する。その後、次の
バッチ注湯指令が入力されれば、前記停止点より傾動を
開始する（図３、３０）。以降の動作は前述したものと
同一である。なお、前記反転重量算出に関しては、反転
重量を一定になるようにし、そのための反転傾動速度を
制御する方法を採ってもよいことは言うまでもない。
【００２５】以上述べた制御方法をまとめたものを図１
０に示す。エンコーダ４のサンプリング時刻ごとに目標
エンコーダ値と比較を行い、サーボ弁１１に電圧を出力
する。ロードセル７のサンプリング時刻毎に、ロードセ
ル７による傾動炉１の重量計測を行い、目標注湯速度と
比較を行い、傾動速度を再計算する。計算した傾動速度
より次のロードセル７のサンプリング時刻までの目標エ
ンコーダ値を計算し、エンコーダ４によるフィードバッ
ク制御をする。
０に示す。エンコーダ４のサンプリング時刻ごとに目標
エンコーダ値と比較を行い、サーボ弁１１に電圧を出力
する。ロードセル７のサンプリング時刻毎に、ロードセ
ル７による傾動炉１の重量計測を行い、目標注湯速度と
比較を行い、傾動速度を再計算する。計算した傾動速度
より次のロードセル７のサンプリング時刻までの目標エ
ンコーダ値を計算し、エンコーダ４によるフィードバッ
ク制御をする。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の自動注湯制
御方法によれば、数ｔｏｎにも及ぶ大きな注湯装置で、
１０ｋｇ程度の溶湯を１０秒程度の比較的短い注湯時間
で注湯する場合でも、所定の注湯速度でかつ所定の注湯
重量を、精度よく安定して自動注湯を行うことができ
る。
御方法によれば、数ｔｏｎにも及ぶ大きな注湯装置で、
１０ｋｇ程度の溶湯を１０秒程度の比較的短い注湯時間
で注湯する場合でも、所定の注湯速度でかつ所定の注湯
重量を、精度よく安定して自動注湯を行うことができ
る。
【図１】本発明の実施例を示す自動注湯装置の概略図
【図２】制御系ハード構成図
【図３】注湯速度制御法概略図
【図４】出湯前の傾動速度と注湯速度の関係図
【図５】傾動角度と注湯速度の関係図
【図６】傾動速度と注湯速度の関係図
【図７】図５を補正を加えた図
【図８】補正を行った注湯結果を示す図
【図９】注湯速度と流出重量を示す図
【図１０】制御ブロック図
１ 取鍋 ３ シリンダー ４ エンコーダー ７ ロードセル １０ ＣＰＵ １１ サーボ弁 １２ カウンタ １８ 画像処理装置 １９ 操作盤 ２０ 重量フィードバック開始点 ２１ 傾動開始点 ２２ 出湯検出点 ２３ 反転開始点
Claims (5)
- 【請求項１】 出湯重量と傾動角度を計測する手段を有
し、サーボ制御可能な傾動駆動手段を有する傾動式自動
注湯装置の自動注湯制御方法において、 出湯前は設定した傾動速度制御をし、出湯後は別途設定
した傾動速度を、設定した目標注湯速度と出湯重量から
計算した実注湯速度との差で補正した新しい傾動速度と
して制御し、溶湯を目標速度となるように注湯すること
を特徴とする自動注湯制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の自動注湯制御方法におい
て、 出湯前の設定傾動速度は、該速度で傾動出湯した時、数
秒後の過渡期時の注湯速度が該出湯時の傾動位置にかか
わりなく概略目標注湯速度となるように立てた実験式を
基に算出し、 出湯後の設定傾動速度は、該速度で傾動出湯した時、過
渡期経過後の定常状態注湯速度が該出湯時の傾動位置に
かかわりなく概略目標注湯速度となるように立てた実験
式を基に算出することを特徴とする自動注湯制御方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の自動注湯制御方法
において、 出湯検出信号から所定時間で、出湯前の設定傾動速度か
ら出湯後の傾動速度に移行した後、出湯後の傾動速度制
御を行うことを特徴とする自動注湯制御方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の自動注湯制御方法におい
て、 出湯検出を、出湯口の溶湯を撮像し、画像処理で行うこ
とを特徴とする自動注湯制御方法。 - 【請求項５】 出湯重量と傾動角度を計測する手段を有
し、サーボ制御可能な傾動駆動手段を有する傾動式自動
注湯装置の自動注湯制御方法において、 出湯前は設定した傾動速度制御をし、出湯後は別途設定
した傾動速度を、設定した目標注湯速度と出湯重量から
計算した実注湯速度との差で補正した新しい傾動速度と
して制御し、目標注湯重量と出湯重量から算出される反
転開始重量になった後、傾動を反転制御し、溶湯を目標
速度で、かつ目標重量になるように注湯することを特徴
とする自動注湯制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069488A JPH08267221A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 自動注湯制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069488A JPH08267221A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 自動注湯制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267221A true JPH08267221A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=13404148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7069488A Pending JPH08267221A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 自動注湯制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08267221A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011030647A1 (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 新東工業株式会社 | 溶湯の溶解炉から処理取鍋への供給方法およびその装置 |
| JP2012107972A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Terametsukusu Kk | 移し替え制御装置 |
| JP2016007618A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 日立金属株式会社 | 自動注湯方法 |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP7069488A patent/JPH08267221A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011030647A1 (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 新東工業株式会社 | 溶湯の溶解炉から処理取鍋への供給方法およびその装置 |
| CN102019418A (zh) * | 2009-09-14 | 2011-04-20 | 新东工业株式会社 | 从熔解炉向处理铸桶供给熔融金属的方法及其装置 |
| JP5711132B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2015-04-30 | 新東工業株式会社 | 溶湯の溶解炉から処理取鍋への供給方法およびその装置 |
| JP2012107972A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Terametsukusu Kk | 移し替え制御装置 |
| JP2016007618A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 日立金属株式会社 | 自動注湯方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |